JP4019810B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に搭載される内燃機関に適用されて排気空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク処理によりＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘの還元を実行する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載される内燃機関の排気浄化のためにＮＯｘ吸蔵還元型触媒を内燃機関の排気通路に備えた排気浄化システムが知られている（特許第２５８６７３９）。この排気浄化システムでは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵量判定値に到達する毎にリッチスパイク処理を実行して、吸蔵されているＮＯｘの還元を繰り返している。
【０００３】
ここでＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵容量（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒においてＮＯｘが完全に飽和した時のＮＯｘ吸蔵量）は触媒温度により変化するので、前記ＮＯｘ吸蔵量判定値についても触媒温度に応じて変化させることでＮＯｘ吸蔵容量の温度変化に対応させている。
【０００４】
ところでＮＯｘ吸蔵量判定値をＮＯｘ吸蔵容量に一致させるとＮＯｘ吸蔵量判定値にＮＯｘ吸蔵量が近づいた状態では急激に排気浄化率が低下する。これはＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵容量に接近した場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒においてＮＯｘの吸蔵速度が遅くなりＮＯｘの通過を許してしまうからである。
【０００５】
したがって、ＮＯｘ吸蔵量判定値は、余裕代を設けることでＮＯｘ吸蔵容量よりも小さい値に設定されている。このことによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒の排気浄化率が低下しない内にリッチスパイク処理にてＮＯｘを還元できるので、排気エミッションを良好に維持することができる。
【０００６】
ただし前記余裕代も、あまり大きくすると、ＮＯｘ吸蔵量判定値が小さくなりすぎることにより、短いリッチスパイク処理が高頻度に実行されるおそれがある。リッチスパイク処理により生じた排気中の還元剤は、ＮＯｘの還元以外に触媒中に吸着されている酸素等によっても消費されることから、リッチスパイク処理回数が高頻度になると燃費が悪化する傾向がある。
【０００７】
このため排気エミッションが悪化せず、かつできるだけ小さい余裕代となるようにＮＯｘ吸蔵量判定値が設定されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、車両が渋滞走行状態となった場合には前述したごとくＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度に対応してＮＯｘ吸蔵量判定値を設定しているにもかかわらず、排気浄化が悪化するおそれがあることが判明した。
【０００９】
すなわち、渋滞走行状態では内燃機関においてアイドル状態やこれに近い低負荷状態が長時間生じることでＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が低下するためＮＯｘ吸蔵容量自体が低下する。そして、この時、渋滞走行状態状態であるために、通常走行時のごとくに内燃機関の高負荷状態が頻繁に生じることはなく、理論空燃比やリッチ空燃比の排気によるＮＯｘ還元の可能性は低下している。
【００１０】
しかも渋滞走行状態では低負荷状態であるため排気によりＮＯｘ吸蔵還元型触媒に供給されるＮＯｘの絶対量は少なくてＮＯｘ吸蔵量の上昇は遅いが、ＮＯｘ吸蔵量が高くなってからは通常走行時に比較してＮＯｘ吸蔵量判定値に到達するのに時間がかかる。したがってＮＯｘ吸蔵量の高レベル状態が通常走行時よりも長時間継続することになる。
【００１１】
すなわち、渋滞走行状態では、元来、浄化率の低下しやすい低ＮＯｘ吸蔵容量が長く続き、しかもＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵量判定値に近い状態を長く継続するので排気浄化が悪化するおそれが非常に高くなる。
【００１２】
本発明は、車両が渋滞走行状態となってもＮＯｘ吸蔵還元型触媒によりＮＯｘを確実に吸蔵して排気エミッションの悪化を防止することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、車両に搭載される内燃機関に適用され、排気空燃比がリーンの時に排気中のＮＯｘを吸蔵するとともに排気空燃比がリッチの時に吸蔵されていたＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒を内燃機関の排気通路に備え、排気空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク処理により、前記ＮＯｘの還元を実行する内燃機関の排気浄化装置であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵容量の温度変化に対応させて、前記触媒温度検出手段にて検出された触媒温度に応じてリッチスパイク実行を判定するためのＮＯｘ吸蔵量判定値を前記ＮＯｘ吸蔵容量よりも小さい値として設定する判定値設定手段と、車両が渋滞走行状態であるか否かを判定する渋滞走行判定手段と、該渋滞走行判定手段にて渋滞走行状態であると判定されている場合に、前記判定値設定手段に対して、前記ＮＯｘ吸蔵容量と前記ＮＯｘ吸蔵量判定値との差である余裕代を大きくさせる余裕代増加手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
余裕代増加手段が、渋滞走行判定手段にて渋滞走行状態であると判定されている場合に、判定値設定手段に対してＮＯｘ吸蔵容量に対するＮＯｘ吸蔵量判定値の余裕代を大きくしているため、ＮＯｘ吸蔵量判定値がＮＯｘ吸蔵容量から離される。このため、渋滞走行によりＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵量判定値に近い状態が長時間継続したとしても、実際のＮＯｘ吸蔵量は、通常走行時よりもＮＯｘ吸蔵容量から十分に離れた状態となっている。
【００１５】
したがってＮＯｘ吸蔵還元型触媒は高浄化率に維持され、渋滞走行状態においても確実にＮＯｘを吸蔵できるので、排気エミッションの悪化を防止することができる。しかも渋滞走行状態以外では、通常の余裕代にて設定されるＮＯｘ吸蔵量判定値が用いられるため、燃費の悪化を極力抑制できる。
【００１６】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記渋滞走行判定手段は、周期的に平均車速を算出し、該平均車速が渋滞判定基準速度より低い場合に、車両が渋滞走行状態であると判定することを特徴とする。
【００１７】
渋滞走行時では、通常走行時に比較して平均車速は低くなることから、渋滞走行判定手段は、渋滞判定基準速度を設けて平均車速が渋滞判定基準速度より低い場合に車両が渋滞走行状態であると判定する。このことにより容易に渋滞走行状態を判定でき、渋滞走行状態時において排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００１８】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記渋滞走行判定手段は、周期的に停車頻度を求め、該停車頻度が渋滞判定基準頻度より高い場合に、車両が渋滞走行状態であると判定することを特徴とする。
【００１９】
渋滞走行時では、通常走行時に比較して停車頻度が高くなることから、渋滞走行判定手段は、渋滞判定基準頻度を設けて停車頻度が渋滞判定基準頻度より高い場合に車両が渋滞走行状態であると判定する。このことにより容易に渋滞走行状態を判定でき、渋滞走行状態時において排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００２０】
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記渋滞走行判定手段は、前記触媒温度検出手段にて検出された触媒温度が渋滞判定基準温度より低い状態が、渋滞判定基準期間より長く継続していた場合に、車両が渋滞走行状態であると判定することを特徴とする。
【００２１】
渋滞走行時では、通常走行時に比較して触媒温度が低い状態が長く継続することから、渋滞走行判定手段は、渋滞判定基準温度と渋滞判定基準期間とを設けて、触媒温度が渋滞判定基準温度より低い状態が渋滞判定基準期間より長く継続していた場合に車両が渋滞走行状態であると判定する。このことにより容易に渋滞走行状態を判定でき、渋滞走行状態時において排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００２２】
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記余裕代増加手段は、前記触媒温度検出手段にて検出された触媒温度を判定して、十分に高温側に存在する場合には、前記渋滞走行判定手段にて渋滞走行状態であると判定されている場合でも前記余裕代は大きくさせる処理を実行しないことを特徴とする。
【００２３】
渋滞走行時であっても、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が十分に高温側に存在する場合には、通常走行時と同じ余裕代のＮＯｘ吸蔵量判定値を用いても、ＮＯｘ吸蔵容量自体が十分に高いためにＮＯｘ浄化率が低下しにくい状態となっている。したがって、このような場合には余裕代増加手段は余裕代を大きくする処理を実行しないようにしても良い。このようにすることにより、渋滞走行時においても通常のＮＯｘ吸蔵量判定値が設定される期間が生じてリッチスパイクを実行する頻度を低下させることができるので、燃費の悪化を一層効果的に抑制できる。
【００２４】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記余裕代増加手段は、前記余裕代を大きくさせる場合には、前記触媒温度検出手段にて検出された触媒温度に応じて、触媒温度が低いほど前記余裕代を大きくさせる程度を増大することを特徴とする。
【００２５】
尚、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が低いほどＮＯｘ吸蔵容量自体が低下してＮＯｘ浄化率が低下しやすくなるので、余裕代増加手段は、触媒温度が低いほど余裕代を大きくさせる程度を増大している。このことにより渋滞走行によりＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵量判定値に近い状態が長時間継続したとしても、一層確実にＮＯｘを吸蔵できるようになるので、排気エミッションの悪化をより的確に防止することができる。
【００２６】
（７）請求項７に記載の発明は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒における限界のＮＯｘ吸蔵量であるＮＯｘ吸蔵容量よりも小さい値として且つＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度である触媒温度に基づいてＮＯｘ吸蔵量判定値を設定し、このＮＯｘ吸蔵量判定値とＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量とに基づいてＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘを還元する必要がある旨判定したとき、排気空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、車両が渋滞走行状態にあるときの前記ＮＯｘ吸蔵量判定値を車両が渋滞走行状態にないときのＮＯｘ吸蔵量判定値よりも小さくすることを特徴とする。
（８）請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、周期的に算出される平均車速が渋滞判定基準速度よりも低いことに基づいて車両が渋滞走行状態にある旨判定することを特徴とする。
（９）請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、周期的に算出される車両の停車頻度が渋滞判定基準頻度よりも高いことに基づいて車両が渋滞走行状態にある旨判定することを特徴とする。
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒温度が渋滞判定基準温度よりも低い状態が渋滞判定基準期間よりも長い期間にわたり継続したことに基づいて車両が渋滞走行状態にある旨判定することを特徴とする。
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、車両が渋滞走行状態にあり且つ前記ＮＯｘ吸蔵容量が十分な大きさにある旨判定しているとき、車両が渋滞走行状態にあることに基づいてＮＯｘ吸蔵量判定値を小さくする前記処理を行わないことを特徴とする。
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒温度が低いものとなるにつれて前記ＮＯｘ吸蔵量判定値を小さくする度合いを増大させることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、車両に搭載された筒内噴射型ガソリンエンジン（以下「エンジン」と略す）２及びその電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成を示している。エンジン２の各気筒には、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射バルブ６と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ８とがそれぞれ設けられている。燃焼室に吸気バルブ（図示略）を介して接続された吸気経路１０の途中にはモータによって開度が調節されるスロットルバルブ１２が設けられている。このスロットルバルブ１２の開度（スロットル開度ＴＡ）により各気筒へ供給される吸入空気量ＧＡ（ｍｇ／ｓｅｃ）が調整される。スロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ１４により検出され、吸入空気量ＧＡは吸入空気量センサ１６により検出されて、ＥＣＵ４に読み込まれている。
【００２８】
燃焼室に排気バルブ（図示略）を介して接続された排気経路１８の途中には上流側に三元触媒としてのスタートキャタリスト２０が、下流側にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２が設けられている。
【００２９】
スタートキャタリスト２０の上流側には排気成分から空燃比を検出する空燃比センサ２４が設けられている。そしてスタートキャタリスト２０とＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２との間には排気成分中の酸素を検出する第１酸素センサ２６が、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の下流には排気成分中の酸素を検出する第２酸素センサ２８が設けられている。
【００３０】
ＥＣＵ４はデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路である。このＥＣＵ４は、スロットル開度センサ１４、吸入空気量センサ１６、空燃比センサ２４、２つの酸素センサ２６，２８からそれぞれ信号を入力している。またアクセルペダル３０の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ３２からそれぞれ信号を入力している。更にクランク軸（図示略）の回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ３４、エンジン２の冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ３６、車速ＳＰＤを検出する車速センサ３８などからもそれぞれ信号を入力している。尚、このようなセンサ以外にも、図示省略しているがエンジン制御に必要なセンサが設けられている。
【００３１】
ＥＣＵ４は、上述した各種センサからの検出内容に基づいて、エンジン２の燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期及びスロットル開度ＴＡ等を適宜制御する。このことにより、例えば燃焼形態については運転状態に応じて成層燃焼と均質燃焼との間で切り換えがなされている。本実施の形態１では、冷間時などの状態を除いた通常運転時においては、エンジン回転数ＮＥと負荷率ｅｋｌｑとのマップに基づいて、前記燃焼形態が決定されている。具体的にはアイドル領域を含む低エンジン回転数ＮＥでかつ低負荷率ｅｋｌｑの領域にて成層燃焼が選択され、これ以外では均質燃焼が選択される。ここで負荷率ｅｋｌｑは、最大機関負荷に対する現在の負荷の割合を示すものとして、例えばアクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップから求められる値である。均質燃焼が選択された場合には、吸入空気量ＧＡに対応して理論空燃比となる燃料量（一時的には理論空燃比よりも燃料が濃いリッチとすることもある）が吸気行程にて噴射されて、燃焼室では理論空燃比（場合によりリッチ空燃比）での均質燃焼がなされる。この場合には排気空燃比は理論空燃比（場合によりリッチ空燃比）となる。成層燃焼が選択された場合には、スロットルバルブ１２が開き気味となり負荷率ｅｋｌｑに応じて理論空燃比よりも少ない燃料量が圧縮行程にて噴射され、燃焼室ではリーンでの成層燃焼がなされる。この場合には排気空燃比はリーン空燃比となる。
【００３２】
次に本実施の形態において、ＥＣＵ４により実行されるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２に対する処理の内、リッチスパイクに関する処理について説明する。図２にリッチスパイク設定処理を示す。本処理は一定時間周期（例えば１００ｍｓｅｃ以下の周期）で繰り返し実行される処理である。
【００３３】
本処理が開始されると、まずエンジン運転状態が前述した成層燃焼領域に該当することにより成層燃焼要求がなされているか否かが判定される（Ｓ１００）。ここで成層燃焼要求時でなければ（Ｓ１００で「ＮＯ」）、すなわち前記均質燃焼要求時であれば、次に前回の制御周期時に成層燃焼状態であったか否かが判定される（Ｓ１０２）。すなわち、成層燃焼から均質燃焼への切り換え時か否かが判定される。均質燃焼が継続している場合には（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。
【００３４】
尚、前回成層燃焼状態であった場合には（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓに「ＯＮ」が設定される（Ｓ１１８）。リッチスパイク実行フラグＦｒｓはリッチスパイク開始を要求するフラグであり、「ＯＮ」に設定されることにより、後述する燃料噴射制御処理（図４）においてリッチ空燃比となる燃料量が燃焼室内に噴射される。これは、リーン空燃比にされている成層燃焼から理論空燃比での均質燃焼に切り換わると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２から大量のＮＯｘが排出されて還元剤量が不足し、ＮＯｘの還元が十分になされなくなるおそれがある。したがって、成層燃焼から均質燃焼への切り換え時に、予めリッチスパイクにてＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２に吸蔵されたＮＯｘを全て還元しておくことにより、理論空燃比の均質燃焼になった場合にＮＯｘがＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の下流へ排出されることを防止している。
【００３５】
一方、成層燃焼要求時で有れば（Ｓ１００で「ＹＥＳ」）、次にリッチスパイク実行フラグＦｒｓが「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ１０４）。尚、リッチスパイク実行フラグＦｒｓは、ＥＣＵ４の電源オン時の初期設定ではＦｒｓ＝「ＯＦＦ」に設定されている。
【００３６】
ここでＦｒｓ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ１０４で「ＹＥＳ」）、次に図５に実線にて示したマップにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の温度ｅｔｅｍｐａｖｅに基づいてリッチスパイク実行を判定するためのＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘを求める（Ｓ１０５）。
【００３７】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２のＮＯｘ吸蔵容量は図５で一点鎖線にて示すごとくであり、このＮＯｘ吸蔵容量に近いＮＯｘ吸蔵状態では排気中のＮＯｘを完全に吸蔵できるＮＯｘ濃度が急激に低下してエミッションの悪化を招くおそれがある。このためＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘは、余裕代を設けることでＮＯｘ吸蔵容量よりも少し低い値に設定されている。ただし余裕代が大きいとリッチスパイクの頻度が高くなり、燃費が悪化するので、余裕代は極力小さく設定されている。
【００３８】
尚、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅは、ＥＣＵ４にて別途行われる触媒温度推定処理によりエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとから推定されている。この触媒温度推定処理としては、例えば、エンジン２の安定運転時のエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとから求められる排気温として触媒温度を推定できる。そしてエンジン２の過渡時においては吸入空気量ＧＡによる時定数に基づいて排気温に追随するように触媒温度を繰り替えし算出することで、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅを求めている。尚、このように推定する代わりにＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２内に温度センサを設けて、直接、触媒温度を測定して用いても良い。
【００３９】
次に渋滞走行判定フラグＦｔｊが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ１０６）。渋滞走行判定フラグＦｔｊは、図３に示す渋滞走行状態判定処理にて設定されるフラグである。
【００４０】
ここで渋滞走行状態判定処理（図３）について説明する。本処理は一定時間周期（例えば５ｓｅｃ以下の周期）で繰り返し実行される処理である。本処理が開始されると、まず車速積算値Ｍｓｐｄに、車速センサ３８により検出されている現在の車速ＳＰＤが積算される（Ｓ２００）。次に車速判定用カウンタＣｓｐｄが基準回数Ａ（例えばＡ＝「１０」）未満か否かが判定される（Ｓ２０２）。車速判定用カウンタＣｓｐｄはオートインクリメントカウンタであり渋滞走行状態判定処理（図３）と同じ周期でインクリメントされている。
【００４１】
ここでＣｓｐｄ＜Ａであれば（Ｓ２０２で「ＹＥＳ」）、次にステップＳ２１０の処理に移行する。
一方、インクリメントが繰り返された結果、Ｃｓｐｄ＝Ａとなれば（Ｓ２０２で「ＮＯ」）、車速判定用カウンタＣｓｐｄが「０」に戻される（Ｓ２０４）。そして今回Ａ個サンプリングされた車速ＳＰＤの平均値（Ｍｓｐｄ／Ａ）が求められて、短期平均車速ＳＰＤａとして設定される（Ｓ２０６）。そしてこの短期平均車速ＳＰＤａに対して次式１の重み付け平均化計算にて、長期平均車速ＳＰＤａｖｅを求める（Ｓ２０８）。
【００４２】
【数１】
ＳＰＤａｖｅ ← ＳＰＤａｖｅ ＋（ＳＰＤａ − ＳＰＤａｖｅ）／Ｎ… ［式１］
上記式１の右辺のＳＰＤａｖｅは前回Ｃｓｐｄ＝Ａとなった時に求められた長期平均車速であり、左辺のＳＰＤａｖｅは今回新しく求められた長期平均車速である。重み付け係数Ｎは、長期平均車速ＳＰＤａｖｅの値において周期の短い変動を抑制するために設けられ、Ｎ＞「１」となる値が設定されている。
【００４３】
ステップＳ２０２にて「ＹＥＳ」とされた場合、あるいはステップＳ２０８の次には、現在の車速ＳＰＤが「０（ｋｍ／ｈ）」か否かが判定される（Ｓ２１０）。ＳＰＤ＝「０」であれば（Ｓ２１０で「ＹＥＳ」）、停車カウンタＭｓｔｐがインクリメントされる（Ｓ２１２）。
【００４４】
ＳＰＤ＞「０」である場合（Ｓ２１０で「ＮＯ」）、あるいはステップＳ２１２の次には、停車判定用カウンタＣｓｔｐが基準回数Ｂ（例えばＢ＝「１００」）未満か否かが判定される（Ｓ２１４）。停車判定用カウンタＣｓｔｐはオートインクリメントカウンタであり渋滞走行状態判定処理（図３）と同じ周期でインクリメントされている。
【００４５】
Ｃｓｔｐ＝Ｂであれば（Ｓ２１４で「ＮＯ」）、停車判定用カウンタＣｓｔｐが「０」に戻される（Ｓ２１６）。次に停車頻度Ｍｆｑに停車カウンタＭｓｔｐの値が設定される（Ｓ２１８）。そして停車カウンタＭｓｔｐの値が「０」に戻される（Ｓ２２０）。
【００４６】
Ｃｓｔｐ＜Ｂである場合（Ｓ２１４で「ＹＥＳ」）、あるいはステップＳ２２０の次には、長期平均車速ＳＰＤａｖｅが渋滞判定基準速度Ｃ以下か否かが判定される（Ｓ２２２）。ここでＳＰＤａｖｅ≦Ｃであれば（Ｓ２２２で「ＹＥＳ」）、前述した渋滞走行判定フラグＦｔｊに「ＯＮ」が設定されて（Ｓ２２４）、一旦本処理を終了する。
【００４７】
一方、ＳＰＤａｖｅ＞Ｃであれば（Ｓ２２２で「ＮＯ」）、停車頻度Ｍｆｑが渋滞判定基準頻度Ｄ以上か否かが判定される（Ｓ２２６）。ここでＭｆｑ≧Ｄであれば（Ｓ２２６で「ＹＥＳ」）、Ｆｔｊ＝「ＯＮ」に設定されて（Ｓ２２４）、一旦本処理を終了する。
【００４８】
一方、Ｍｆｑ＜Ｄであれば（Ｓ２２６で「ＮＯ」）、Ｆｔｊ＝「ＯＦＦ」に設定されて（Ｓ２２８）、一旦本処理を終了する。
このように渋滞走行判定フラグＦｔｊは、ＳＰＤａｖｅ≦Ｃ又はＭｆｑ≧Ｄのいずれかであれば「ＯＮ」、すなわち渋滞走行状態であると判定され、ＳＰＤａｖｅ＞Ｃ及びＭｆｑ＜Ｄであれば「ＯＦＦ」、すなわち渋滞走行状態ではないと判定される。
【００４９】
リッチスパイク設定処理（図２）の説明に戻り、ステップＳ１０６の判定にて、渋滞走行判定フラグＦｔｊが「ＯＦＦ」であると判定された場合には（Ｓ１０６で「ＮＯ」）、すなわち車両は渋滞走行状態ではないと判定された場合には、次に加速時リッチスパイク要求が有るか否かが判定される（Ｓ１０８）。
【００５０】
通常走行時においてアクセルペダル３０が大きく踏み込まれたことにより、この直後に理論空燃比の均質燃焼が生じる可能性が高まる。したがってリーン空燃比の成層燃焼から理論空燃比の均質燃焼に切り換わる際に前述したごとくＮＯｘの大量放出をさせないように予め対処するためになされる判定処理である。例えば、別途ＥＣＵ４が単位時間当たりのアクセル開度ＡＣＣＰの増加量が基準増加量以上であるか否かにより加速時リッチスパイク要求の有無を判定する。
【００５１】
加速時リッチスパイク要求が有ると判定された場合には（Ｓ１０８で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓに「ＯＮ」が設定されて（Ｓ１１８）、一旦本処理を終了する。このことにより、後述する燃料噴射制御処理（図４）においてリッチスパイク用空燃比とするための燃料が燃焼室内に噴射される。
【００５２】
一方、加速時リッチスパイク要求が無いと判定された場合には（Ｓ１０８で「ＮＯ」）、次にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２のＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔがステップＳ１０５で設定したＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘ以上か否かが判定される（Ｓ１１０）。
【００５３】
ここでＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔは、別途ＥＣＵ４が実行する処理にて、エンジン２の運転状態に応じてＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２に流入する排気中に含まれるＮＯｘ量と還元剤量とを繰り返し求め、ＮＯｘ量を積算するとともに還元剤により還元されるＮＯｘ量を差し引くことにより継続的に算出されている。
【００５４】
ステップＳ１１０にてｅｑｎｏｘｃｎｔ＜ｅｎｏｘｍｘであれば（Ｓ１１０で「ＮＯ」）、リッチスパイク処理にて還元するタイミングではないことから、このまま一旦本処理を終了する。
【００５５】
一方、成層燃焼が継続してＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２にＮＯｘが継続的に供給されることでｅｑｎｏｘｃｎｔ≧ｅｎｏｘｍｘとなると（Ｓ１１０で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓは「ＯＮ」に設定され（Ｓ１１８）、一旦本処理を終了する。
【００５６】
次に、ステップＳ１０６の判定にて、渋滞走行判定フラグＦｔｊが「ＯＮ」であると判定された場合には（Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）、すなわち車両が渋滞走行状態であると判定された場合には、次に触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが渋滞時処理判定温度Ｔｔｊ以下か否かが判定される（Ｓ１１２）。ここで渋滞時処理判定温度Ｔｔｊには、図５に示したごとく車両の渋滞走行時において、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが十分に高いためにＮＯｘ吸蔵容量自体が高くてＮＯｘ浄化率が低下しにくい状態あるか否かの境界を示す触媒温度が設定してある。
【００５７】
ｅｔｅｍｐａｖｅ＞Ｔｔｊであれば（Ｓ１１２で「ＮＯ」）、渋滞走行時においてもＮＯｘ浄化率が低下しにくい状態であることから、前記ステップＳ１１０の判定に移行する。したがってＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔとステップＳ１０５にて求められたＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘとの比較により、リッチスパイク実行フラグＦｒｓを「ＯＮ」するか否かが判定されることになる。
【００５８】
一方、ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｔｊであれば（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」）、渋滞走行時においてＮＯｘ浄化率が低下して排気エミッションの悪化が生じるおそれがある触媒温度であることから、次に余裕代増加係数αの設定が行われる（Ｓ１１４）。この余裕代増加係数αは「１．０」より小さい値であり、図６のマップに実線で示すごとく触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが低いほど小さい値に設定される。
【００５９】
そして、次にＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔが「ｅｎｏｘｍｘ・α」以上か否かが判定される（Ｓ１１６）。すなわち余裕代増加係数α＜「１．０」であることにより、図５の成層燃焼渋滞走行時において矢印にて示すごとく、ＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘの値を余裕代増加係数αの積によって引き下げることで、余裕代を大きくしてリッチスパイク実行フラグＦｒｓを設定をするか否かを判定する。更に、図６のごとく余裕代増加係数αが設定されているため、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが低いほど余裕代はより大きくされている。
【００６０】
ここでｅｑｎｏｘｃｎｔ＜ｅｎｏｘｍｘ・αであれば（Ｓ１１６で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。
一方、ｅｑｎｏｘｃｎｔ≧ｅｎｏｘｍｘ・αであれば（Ｓ１１６で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓは「ＯＮ」に設定される（Ｓ１１８）。こうして一旦本処理を終了する。
【００６１】
尚、上述したごとくステップＳ１０２，Ｓ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１６のいずれかで「ＹＥＳ」と判定されることで、Ｆｒｓ＝「ＯＮ」（Ｓ１１８）とされた次の制御周期では、ステップＳ１０２又はステップＳ１０４にて「ＮＯ」と判定されて直ちに本処理を終了する処理が繰り返されるようになる。
【００６２】
次にリッチスパイク設定処理（図２）にて設定されたリッチスパイク実行フラグＦｒｓの内容に応じた処理がなされる燃料噴射制御処理（図４）について説明する。本処理は、一定クランク角（４気筒エンジンでは１８０°、６気筒エンジンでは１２０°）毎に実行される処理である。本処理が開始されると、まず成層燃焼要求時か否かが判定される（Ｓ３００）。この判定は前記リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１００にて説明したごとくである。
【００６３】
成層燃焼要求時でなければ（Ｓ３００で「ＮＯ」）、Ｆｒｓ＝「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ３０２）。これは前記ステップＳ１０２にて説明した成層燃焼から均質燃焼への燃焼形態の切り換え時に行われるリッチスパイク処理が完了しているか否かを判定するためである。Ｆｒｓ＝「ＯＦＦ」である場合（Ｓ３０２で「ＹＥＳ」）、すなわち既に燃焼形態切り換え時のリッチスパイク処理が完了している場合には均質燃焼が設定される（Ｓ３０４）。この設定により、吸気行程にて吸入空気量ＧＡに対応して理論空燃比（場合によりリッチ）となる燃料量が燃焼室に噴射される。このことにより理論空燃比（場合によりリッチ）での均質燃焼がなされる。
【００６４】
一方、Ｆｒｓ＝「ＯＮ」である場合には（Ｓ３０２で「ＮＯ」）、次にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の出口側に設けられている第２酸素センサ２８の出力がリーン状態であるか否かが判定される（Ｓ３０８）。未だリッチスパイク処理によるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２のＮＯｘ還元が完了していない場合には第２酸素センサ２８の出力はリーン状態を示している（Ｓ３０８で「ＹＥＳ」）。したがってエンジン２の運転状態に応じてリッチスパイク用空燃比ＡＦｒｓが設定される（Ｓ３１０）。
【００６５】
次に目標空燃比ＡＦｔにリッチスパイク用空燃比ＡＦｒｓが設定される（Ｓ３１２）。そして目標空燃比ＡＦｔが達成されるように、吸入空気量センサ１６により検出されている吸入空気量ＧＡと、空燃比センサ２４の出力に基づく空燃比フィードバック制御補正値とに基づいて燃料量Ｑを算出し、この燃料量Ｑを吸気行程にて燃焼室内に噴射するように設定する（Ｓ３１４）。このことによりリッチ空燃比での均質燃焼が実行される。
【００６６】
そして第２酸素センサ２８の出力がリーン状態からリッチ状態へ変化すると（Ｓ３０８で「ＮＯ」）、リッチスパイク処理によりＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２のＮＯｘ還元が完了したのでリッチスパイク実行フラグＦｒｓに「ＯＦＦ」を設定して（Ｓ３１６）、成層燃焼要求時か否かが判定される（Ｓ３１８）。ここでは燃焼形態切り換え時のリッチスパイク処理が完了した場合であることから現在は均質燃焼要求がなされているので（Ｓ３１８で「ＮＯ」）、前述したごとく均質燃焼が設定されて（Ｓ３０４）、本処理を一旦終了する。
【００６７】
一方、ステップＳ３００にて成層燃焼要求時であれば（Ｓ３００で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ３０６）。この時、Ｆｒｓ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ３０６で「ＮＯ」）、成層燃焼が設定される（Ｓ３２０）。この設定により、圧縮行程にて理論空燃比よりも少ない燃料が負荷率ｅｋｌｑに応じた量で燃焼室内に噴射される。このことでリーン空燃比での成層燃焼がなされる。
【００６８】
一方、Ｆｒｓ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ３０６で「ＹＥＳ」）、第２酸素センサ２８の出力がリーン状態であるか否かが判定される（Ｓ３０８）。未だ成層燃焼時のリッチスパイク処理によるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２のＮＯｘ還元が完了していない場合には第２酸素センサ２８の出力はリーン状態を示している（Ｓ３０８で「ＹＥＳ」）。したがって前述したステップＳ３１０〜Ｓ３１４の処理によりリッチ空燃比での均質燃焼が実行される。
【００６９】
そして第２酸素センサ２８の出力がリーン状態からリッチ側へ変化すると（Ｓ３０８で「ＮＯ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓに「ＯＦＦ」が設定されて（Ｓ３１６）、次に成層燃焼要求時か否かが判定される（Ｓ３１８）。ここでは成層燃焼時でのリッチスパイク処理が完了した場合であることから現在は成層燃焼要求がなされているので（Ｓ３１８で「ＹＥＳ」）、前述したごとく成層燃焼が設定されて（Ｓ３２０）、本処理を一旦終了する。
【００７０】
図７（Ａ）のタイミングチャートに、本実施の形態の処理によるＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔ及びＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘの変化の一例を示す。尚、図７（Ｂ）は比較例である。
【００７１】
図７（Ａ）では、時刻ｔ０にて渋滞走行判定フラグＦｔｊ＝「ＯＮ」に設定され、時刻ｔ１にて触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｔｊとなったものとする（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」）。したがって時刻ｔ１からはＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔはＮＯｘ吸蔵量判定値（ｅｎｏｘｍｘ・α）によりリッチスパイクの開始が判定される（Ｓ１１６）。そして時刻ｔ２にてＦｔｊ＝「ＯＦＦ」となり、ＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔはＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘによりリッチスパイクの開始が判定される状態に戻る（Ｓ１１０）。尚、時刻ｔ３では加速時のリッチスパイクが要求されたタイミングであり、時刻ｔ４は成層燃焼から均質燃焼への切り換え時でリッチスパイクが要求されたタイミングである。
【００７２】
このように渋滞走行状態にて触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが渋滞時処理判定温度Ｔｔｊより低下すれば、通常よりも大きな余裕代にてＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔの増加を制限しているので、ＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔを一点鎖線で示したＮＯｘ吸蔵容量から常に大きく離しておくことができる。このため渋滞走行によりＮＯｘ浄化率が低下しやすい低ＮＯｘ吸蔵容量状態が長期間継続しても、ＮＯｘ浄化が悪化することがなく確実にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２にＮＯｘを吸蔵できるので排気エミッションを良好に維持できる。
【００７３】
しかし従来例の図７（Ｂ）では、渋滞走行によりＮＯｘ浄化率が低下しやすい低ＮＯｘ吸蔵容量状態においても余裕代は大きくされていない。したがってＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔが最大値となる頂点ｐは、通常走行時と同様にＮＯｘ吸蔵容量に近い位置にある。しかもエンジン２は低負荷状態であることからＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔの上昇が鈍く、頂点ｐ直前においてＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔがＮＯｘ吸蔵容量に近い状態が通常よりも長く継続する。このためＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２を十分に吸蔵することができずにＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２からＮＯｘを排出してしまい、排気エミッションを悪化させるおそれがある。
【００７４】
上述した構成において、ＥＣＵ４により実行される触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅを推定する処理が触媒温度検出手段としての処理に、リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１０５が判定値設定手段としての処理に相当する。また渋滞走行状態判定処理（図３）が渋滞走行判定手段としての処理に、リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１０６，Ｓ１１２，Ｓ１１４，Ｓ１１６が余裕代増加手段としての処理に相当する。
【００７５】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．渋滞走行状態判定処理（図３）にて渋滞走行判定フラグＦｔｊ＝「ＯＮ」が設定された場合（図２：Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）、ＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘと余裕代増加係数αとの積により、図５に矢印にて示すごとくＮＯｘ吸蔵容量に対するＮＯｘ吸蔵量判定値の余裕代を更に大きくしている。
【００７６】
このため、渋滞走行によりＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔがＮＯｘ吸蔵量判定値（ｅｎｏｘｍｘ・α）に近い状態が高頻度に生じたとしても、実際にはＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔは通常走行時よりもＮＯｘ吸蔵容量からは十分に離れた状態となっている。
【００７７】
したがってＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２は高浄化率に維持され、渋滞走行状態においても確実にＮＯｘを吸蔵できるので、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００７８】
しかも渋滞走行状態以外では（図２：Ｓ１０６で「ＮＯ」）、通常の余裕代にて設定されるＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘが用いられるため（Ｓ１１０）、燃費の悪化を極力抑制できる。
【００７９】
（ロ）．渋滞走行時では、通常走行時に比較して車速ＳＰＤは低くなることから、平均車速（ここでは長期平均車速ＳＰＤａｖｅ）が渋滞判定基準速度Ｃより低い場合に（Ｓ２２２で「ＹＥＳ」）、車両が渋滞走行状態であると判定している（Ｓ２２４）。又、渋滞走行時では、通常走行時に比較して停車頻度Ｍｆｑが高くなることから、渋滞判定基準頻度Ｄを設けて停車頻度が渋滞判定基準頻度Ｄより高い場合に（Ｓ２２６で「ＹＥＳ」）、車両が渋滞走行状態であると判定している（Ｓ２２４）。
【００８０】
このことにより容易に渋滞走行状態が判定でき、渋滞走行状態時において排気エミッションの悪化を確実に防止することができる。
（ハ）．渋滞走行時であっても（Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが渋滞時処理判定温度Ｔｔｊよりも高い場合には、ＮＯｘ吸蔵容量自体が十分に高いために、ＮＯｘ浄化率が低下しにくい状態となっている。
【００８１】
したがって、このような場合には、前記余裕代を大きくさせる処理を実行しないようにしている（Ｓ１１２で「ＮＯ」）。このため渋滞走行時においても、通常の余裕代のＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘが用いられる期間が生じることになるため、リッチスパイク処理を実行する頻度が低下して燃費の悪化を一層効果的に抑制できる。
【００８２】
（ニ）．渋滞走行判定フラグＦｔｊ＝「ＯＮ」が設定された場合（図２：Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）においても、低温側ほどＮＯｘ吸蔵容量が低下してＮＯｘ浄化率が低下しやすくなる。このため低温側ほど図６に示すごとく余裕代増加係数αを小さくすることで、余裕代を大きくさせる程度を増大している。このことにより渋滞走行によりＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔがＮＯｘ吸蔵量判定値（ｅｎｏｘｍｘ・α）に近い状態が長時間継続したとしても、一層確実にＮＯｘを吸蔵できるようになるので、排気エミッションの悪化を効果的に防止することができる。
【００８３】
［実施の形態２］
本実施の形態は前記実施の形態１の渋滞走行状態判定処理（図３）の代わりに、図８に示す渋滞走行状態判定処理を実行する。他の構成は前記実施の形態１と同じである。
【００８４】
渋滞走行状態判定処理（図８）について説明する。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される。本処理が開始されると、まず、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが渋滞判定基準温度Ｔｊ以下か否かが判定される（Ｓ４００）。この渋滞判定基準温度Ｔｊは渋滞走行状態を判定するための温度判定値であり、前記リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１１２にて用いている渋滞時処理判定温度Ｔｔｊとは異なるが、同一の値でも良い。
【００８５】
ｅｔｅｍｐａｖｅ＞Ｔｊであれば（Ｓ４００で「ＮＯ」）、渋滞走行の可能性が低いとして、低温カウンタＣｃに「０」を設定し（Ｓ４０２）、渋滞走行判定フラグＦｔｊに「ＯＦＦ」を設定して（Ｓ４０４）、一旦本処理を終了する。
【００８６】
一方、ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｊであれば（Ｓ４００で「ＹＥＳ」）、次に低温カウンタＣｃが渋滞判定基準期間Ｃｊ以上か否かが判定される（Ｓ４０６）。この渋滞判定基準期間Ｃｊは渋滞走行状態を判定するための時間判定値であり、渋滞走行に入って触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが渋滞判定基準温度Ｔｊ以下となった後、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２が更に低温下してＮＯｘ浄化率が問題となるほどに低下するまでの時間に相当する値が設定されている。例えば、数秒から数十秒に相当する値が設定されている。尚、低温カウンタＣｃは初期値として「０」が設定されている。
【００８７】
最初は、Ｃｃ＜Ｃｊであることから（Ｓ４０６で「ＮＯ」）、次に低温カウンタＣｃのインクリメントが実行されて（Ｓ４０８）、本処理を一旦終了する。
以後、ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｊで（Ｓ４００で「ＹＥＳ」）、かつＣｃ＜Ｃｊであれば（Ｓ４０６で「ＮＯ」）、低温カウンタＣｃのインクリメント（Ｓ４０８）が継続して低温カウンタＣｃが増加するが、渋滞走行判定フラグＦｔｊには変化がないので、Ｆｔｊ＝「ＯＦＦ」が継続する。
【００８８】
尚、Ｃｃ＜Ｃｊである間に、ｅｔｅｍｐａｖｅ＞Ｔｊとなれば（Ｓ４００で「ＮＯ」）、低温カウンタＣｃに「０」を設定し（Ｓ４０２）、渋滞走行判定フラグＦｔｊに「ＯＦＦ」を設定する（Ｓ４０４）ので、この場合もＦｔｊ＝「ＯＦＦ」のままである。
【００８９】
しかし、ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｊが継続することで、Ｃｃ≧Ｃｊとなれば（Ｓ４０６で「ＹＥＳ」）、渋滞走行判定フラグＦｔｊに「ＯＮ」を設定する（Ｓ４１０）。以後、ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｊが継続する限り、ステップＳ４００，Ｓ４０６にて「ＹＥＳ」と判定されて、Ｆｔｊ＝「ＯＮ」（Ｓ４１０）が継続する。そして通常走行状態となってｅｔｅｍｐａｖｅ＞Ｔｊとなれば（Ｓ４００で「ＮＯ」）、低温カウンタＣｃに「０」を設定し（Ｓ４０２）、渋滞走行判定フラグＦｔｊに「ＯＦＦ」を設定する（Ｓ４０４）ので、Ｆｔｊ＝「ＯＦＦ」に戻る。
【００９０】
このようにして、渋滞走行判定フラグＦｔｊが設定されることにより、リッチスパイク設定処理（図２）において、前記実施の形態１にて述べたごとくＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔを判定するための余裕代が調整される。
【００９１】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．渋滞走行時では、通常走行時に比較して触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅの低温状態が継続することから、ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｊの状態が、渋滞判定基準期間Ｃｊ以上継続している場合に（Ｓ４０６で「ＹＥＳ」）、車両が渋滞走行状態であると判定している（Ｓ４１０）。
【００９２】
このことにより容易に渋滞走行状態が判定でき、渋滞走行状態時において排気エミッションの悪化を確実に防止することができる。
（ロ）．前記実施の形態１の（イ）、（ハ）、（ニ）の効果を生じる。
【００９３】
［その他の実施の形態］
（ａ）．渋滞走行状態判定処理（図３）においては、長期平均車速ＳＰＤａｖｅと停車頻度Ｍｆｑとのいずれかが渋滞走行状態であるとされる（Ｓ２２２で「ＹＥＳ」又はＳ２２６で「ＹＥＳ」）と、渋滞走行判定フラグＦｔｊ＝「ＯＮ」に設定した。これ以外に、長期平均車速ＳＰＤａｖｅと停車頻度Ｍｆｑとのいずれかのみを条件として判定しても良い。
【００９４】
（ｂ）．リッチスパイク設定処理（図２）においては、余裕代増加係数αは図６のマップにより触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが低いほど小さい値に設定された（Ｓ１１４）。これ以外に、余裕代増加係数αは「１．０」より小さい一定値に設定しても良い。
【００９５】
（ｃ）．リッチスパイク設定処理（図２）においては、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが渋滞時処理判定温度Ｔｔｊ以下である場合に（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」）、ｅｎｏｘｍｘ・αの値によりリッチスパイクタイミングか否かを判定した（Ｓ１１６）。これ以外に、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅと渋滞時処理判定温度Ｔｔｊとの比較は行わずに、Ｆｔｊ＝「ＯＮ」の場合は（Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）、全てｅｎｏｘｍｘ・αの値によりリッチスパイクタイミングを判定しても良い。
【００９６】
（ｄ）．図１において、排気経路１８にスタートキャタリスト２０と第１酸素センサ２６とを設けない構成を採用しても良い。
（ｅ）．前記各実施の形態においては、リーン空燃比は成層燃焼により、理論空燃比及びリッチ空燃比は均質燃焼により行われたが、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射型エンジンの場合は、成層燃焼の代わりに均質燃焼にてリーン空燃比を実行することで本発明を適用できる。又、筒内噴射型エンジンにおいてもリーン空燃比にて均質燃焼を実行することで本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１としてのエンジンとその制御系の概略説明図。
【図２】実施の形態１のＥＣＵが実行するリッチスパイク設定処理のフローチャート。
【図３】同じく渋滞走行状態判定処理のフローチャート。
【図４】同じく燃料噴射制御処理のフローチャート。
【図５】触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅからＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘを求めるためのマップの構成説明図。
【図６】触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅから余裕代増加係数αを求めるためのマップの構成説明図。
【図７】実施の形態１の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図８】実施の形態２の渋滞走行状態判定処理のフローチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、４…ＥＣＵ、６…燃料噴射バルブ、８…点火プラグ、１０…吸気経路、１２…スロットルバルブ、１４…スロットル開度センサ、１６…吸入空気量センサ、１８…排気経路、２０…スタートキャタリスト、２２…ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、２４…空燃比センサ、２６…第１酸素センサ、２８…第２酸素センサ、３０…アクセルペダル、３２…アクセル開度センサ、３４…エンジン回転数センサ、３６…冷却水温センサ、３８…車速センサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に搭載される内燃機関に適用されて排気空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク処理によりＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘの還元を実行する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載される内燃機関の排気浄化のためにＮＯｘ吸蔵還元型触媒を内燃機関の排気通路に備えた排気浄化システムが知られている（特許第２５８６７３９）。この排気浄化システムでは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵量判定値に到達する毎にリッチスパイク処理を実行して、吸蔵されているＮＯｘの還元を繰り返している。
【０００３】
ここでＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵容量（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒においてＮＯｘが完全に飽和した時のＮＯｘ吸蔵量）は触媒温度により変化するので、前記ＮＯｘ吸蔵量判定値についても触媒温度に応じて変化させることでＮＯｘ吸蔵容量の温度変化に対応させている。
【０００４】
ところでＮＯｘ吸蔵量判定値をＮＯｘ吸蔵容量に一致させるとＮＯｘ吸蔵量判定値にＮＯｘ吸蔵量が近づいた状態では急激に排気浄化率が低下する。これはＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵容量に接近した場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒においてＮＯｘの吸蔵速度が遅くなりＮＯｘの通過を許してしまうからである。
【０００５】
したがって、ＮＯｘ吸蔵量判定値は、余裕代を設けることでＮＯｘ吸蔵容量よりも小さい値に設定されている。このことによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒の排気浄化率が低下しない内にリッチスパイク処理にてＮＯｘを還元できるので、排気エミッションを良好に維持することができる。
【０００６】
ただし前記余裕代も、あまり大きくすると、ＮＯｘ吸蔵量判定値が小さくなりすぎることにより、短いリッチスパイク処理が高頻度に実行されるおそれがある。リッチスパイク処理により生じた排気中の還元剤は、ＮＯｘの還元以外に触媒中に吸着されている酸素等によっても消費されることから、リッチスパイク処理回数が高頻度になると燃費が悪化する傾向がある。
【０００７】
このため排気エミッションが悪化せず、かつできるだけ小さい余裕代となるようにＮＯｘ吸蔵量判定値が設定されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、車両が渋滞走行状態となった場合には前述したごとくＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度に対応してＮＯｘ吸蔵量判定値を設定しているにもかかわらず、排気浄化が悪化するおそれがあることが判明した。
【０００９】
すなわち、渋滞走行状態では内燃機関においてアイドル状態やこれに近い低負荷状態が長時間生じることでＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が低下するためＮＯｘ吸蔵容量自体が低下する。そして、この時、渋滞走行状態状態であるために、通常走行時のごとくに内燃機関の高負荷状態が頻繁に生じることはなく、理論空燃比やリッチ空燃比の排気によるＮＯｘ還元の可能性は低下している。
【００１０】
しかも渋滞走行状態では低負荷状態であるため排気によりＮＯｘ吸蔵還元型触媒に供給されるＮＯｘの絶対量は少なくてＮＯｘ吸蔵量の上昇は遅いが、ＮＯｘ吸蔵量が高くなってからは通常走行時に比較してＮＯｘ吸蔵量判定値に到達するのに時間がかかる。したがってＮＯｘ吸蔵量の高レベル状態が通常走行時よりも長時間継続することになる。
【００１１】
すなわち、渋滞走行状態では、元来、浄化率の低下しやすい低ＮＯｘ吸蔵容量が長く続き、しかもＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵量判定値に近い状態を長く継続するので排気浄化が悪化するおそれが非常に高くなる。
【００１２】
本発明は、車両が渋滞走行状態となってもＮＯｘ吸蔵還元型触媒によりＮＯｘを確実に吸蔵して排気エミッションの悪化を防止することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、車両に搭載される内燃機関に適用され、排気空燃比がリーンの時に排気中のＮＯｘを吸蔵するとともに排気空燃比がリッチの時に吸蔵されていたＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒を内燃機関の排気通路に備え、排気空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク処理により、前記ＮＯｘの還元を実行する内燃機関の排気浄化装置であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵容量の温度変化に対応させて、前記触媒温度検出手段にて検出された触媒温度に応じてリッチスパイク実行を判定するためのＮＯｘ吸蔵量判定値を前記ＮＯｘ吸蔵容量よりも小さい値として設定する判定値設定手段と、車両が渋滞走行状態であるか否かを判定する渋滞走行判定手段と、該渋滞走行判定手段にて渋滞走行状態であると判定されている場合に、前記判定値設定手段に対して、前記ＮＯｘ吸蔵容量と前記ＮＯｘ吸蔵量判定値との差である余裕代を大きくさせる余裕代増加手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
余裕代増加手段が、渋滞走行判定手段にて渋滞走行状態であると判定されている場合に、判定値設定手段に対してＮＯｘ吸蔵容量に対するＮＯｘ吸蔵量判定値の余裕代を大きくしているため、ＮＯｘ吸蔵量判定値がＮＯｘ吸蔵容量から離される。このため、渋滞走行によりＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵量判定値に近い状態が長時間継続したとしても、実際のＮＯｘ吸蔵量は、通常走行時よりもＮＯｘ吸蔵容量から十分に離れた状態となっている。
【００１５】
したがってＮＯｘ吸蔵還元型触媒は高浄化率に維持され、渋滞走行状態においても確実にＮＯｘを吸蔵できるので、排気エミッションの悪化を防止することができる。しかも渋滞走行状態以外では、通常の余裕代にて設定されるＮＯｘ吸蔵量判定値が用いられるため、燃費の悪化を極力抑制できる。
【００１６】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記渋滞走行判定手段は、周期的に平均車速を算出し、該平均車速が渋滞判定基準速度より低い場合に、車両が渋滞走行状態であると判定することを特徴とする。
【００１７】
渋滞走行時では、通常走行時に比較して平均車速は低くなることから、渋滞走行判定手段は、渋滞判定基準速度を設けて平均車速が渋滞判定基準速度より低い場合に車両が渋滞走行状態であると判定する。このことにより容易に渋滞走行状態を判定でき、渋滞走行状態時において排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００１８】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記渋滞走行判定手段は、周期的に停車頻度を求め、該停車頻度が渋滞判定基準頻度より高い場合に、車両が渋滞走行状態であると判定することを特徴とする。
【００１９】
渋滞走行時では、通常走行時に比較して停車頻度が高くなることから、渋滞走行判定手段は、渋滞判定基準頻度を設けて停車頻度が渋滞判定基準頻度より高い場合に車両が渋滞走行状態であると判定する。このことにより容易に渋滞走行状態を判定でき、渋滞走行状態時において排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００２０】
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記渋滞走行判定手段は、前記触媒温度検出手段にて検出された触媒温度が渋滞判定基準温度より低い状態が、渋滞判定基準期間より長く継続していた場合に、車両が渋滞走行状態であると判定することを特徴とする。
【００２１】
渋滞走行時では、通常走行時に比較して触媒温度が低い状態が長く継続することから、渋滞走行判定手段は、渋滞判定基準温度と渋滞判定基準期間とを設けて、触媒温度が渋滞判定基準温度より低い状態が渋滞判定基準期間より長く継続していた場合に車両が渋滞走行状態であると判定する。このことにより容易に渋滞走行状態を判定でき、渋滞走行状態時において排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００２２】
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記余裕代増加手段は、前記触媒温度検出手段にて検出された触媒温度を判定して、十分に高温側に存在する場合には、前記渋滞走行判定手段にて渋滞走行状態であると判定されている場合でも前記余裕代は大きくさせる処理を実行しないことを特徴とする。
【００２３】
渋滞走行時であっても、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が十分に高温側に存在する場合には、通常走行時と同じ余裕代のＮＯｘ吸蔵量判定値を用いても、ＮＯｘ吸蔵容量自体が十分に高いためにＮＯｘ浄化率が低下しにくい状態となっている。したがって、このような場合には余裕代増加手段は余裕代を大きくする処理を実行しないようにしても良い。このようにすることにより、渋滞走行時においても通常のＮＯｘ吸蔵量判定値が設定される期間が生じてリッチスパイクを実行する頻度を低下させることができるので、燃費の悪化を一層効果的に抑制できる。
【００２４】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記余裕代増加手段は、前記余裕代を大きくさせる場合には、前記触媒温度検出手段にて検出された触媒温度に応じて、触媒温度が低いほど前記余裕代を大きくさせる程度を増大することを特徴とする。
【００２５】
尚、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度が低いほどＮＯｘ吸蔵容量自体が低下してＮＯｘ浄化率が低下しやすくなるので、余裕代増加手段は、触媒温度が低いほど余裕代を大きくさせる程度を増大している。このことにより渋滞走行によりＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵量判定値に近い状態が長時間継続したとしても、一層確実にＮＯｘを吸蔵できるようになるので、排気エミッションの悪化をより的確に防止することができる。
【００２６】
（７）請求項７に記載の発明は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒における限界のＮＯｘ吸蔵量であるＮＯｘ吸蔵容量よりも小さい値として且つＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度である触媒温度に基づいてＮＯｘ吸蔵量判定値を設定し、このＮＯｘ吸蔵量判定値とＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量とに基づいてＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘを還元する必要がある旨判定したとき、排気空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、車両が渋滞走行状態にあるときの前記ＮＯｘ吸蔵量判定値を車両が渋滞走行状態にないときのＮＯｘ吸蔵量判定値よりも小さくすることを特徴とする。
（８）請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、周期的に算出される平均車速が渋滞判定基準速度よりも低いことに基づいて車両が渋滞走行状態にある旨判定することを特徴とする。
（９）請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、周期的に算出される車両の停車頻度が渋滞判定基準頻度よりも高いことに基づいて車両が渋滞走行状態にある旨判定することを特徴とする。
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒温度が渋滞判定基準温度よりも低い状態が渋滞判定基準期間よりも長い期間にわたり継続したことに基づいて車両が渋滞走行状態にある旨判定することを特徴とする。
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、車両が渋滞走行状態にあり且つ前記ＮＯｘ吸蔵容量が十分な大きさにある旨判定しているとき、車両が渋滞走行状態にあることに基づいてＮＯｘ吸蔵量判定値を小さくする前記処理を行わないことを特徴とする。
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒温度が低いものとなるにつれて前記ＮＯｘ吸蔵量判定値を小さくする度合いを増大させることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、車両に搭載された筒内噴射型ガソリンエンジン（以下「エンジン」と略す）２及びその電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成を示している。エンジン２の各気筒には、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射バルブ６と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ８とがそれぞれ設けられている。燃焼室に吸気バルブ（図示略）を介して接続された吸気経路１０の途中にはモータによって開度が調節されるスロットルバルブ１２が設けられている。このスロットルバルブ１２の開度（スロットル開度ＴＡ）により各気筒へ供給される吸入空気量ＧＡ（ｍｇ／ｓｅｃ）が調整される。スロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ１４により検出され、吸入空気量ＧＡは吸入空気量センサ１６により検出されて、ＥＣＵ４に読み込まれている。
【００２８】
燃焼室に排気バルブ（図示略）を介して接続された排気経路１８の途中には上流側に三元触媒としてのスタートキャタリスト２０が、下流側にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２が設けられている。
【００２９】
スタートキャタリスト２０の上流側には排気成分から空燃比を検出する空燃比センサ２４が設けられている。そしてスタートキャタリスト２０とＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２との間には排気成分中の酸素を検出する第１酸素センサ２６が、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の下流には排気成分中の酸素を検出する第２酸素センサ２８が設けられている。
【００３０】
ＥＣＵ４はデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路である。このＥＣＵ４は、スロットル開度センサ１４、吸入空気量センサ１６、空燃比センサ２４、２つの酸素センサ２６，２８からそれぞれ信号を入力している。またアクセルペダル３０の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ３２からそれぞれ信号を入力している。更にクランク軸（図示略）の回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ３４、エンジン２の冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ３６、車速ＳＰＤを検出する車速センサ３８などからもそれぞれ信号を入力している。尚、このようなセンサ以外にも、図示省略しているがエンジン制御に必要なセンサが設けられている。
【００３１】
ＥＣＵ４は、上述した各種センサからの検出内容に基づいて、エンジン２の燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期及びスロットル開度ＴＡ等を適宜制御する。このことにより、例えば燃焼形態については運転状態に応じて成層燃焼と均質燃焼との間で切り換えがなされている。本実施の形態１では、冷間時などの状態を除いた通常運転時においては、エンジン回転数ＮＥと負荷率ｅｋｌｑとのマップに基づいて、前記燃焼形態が決定されている。具体的にはアイドル領域を含む低エンジン回転数ＮＥでかつ低負荷率ｅｋｌｑの領域にて成層燃焼が選択され、これ以外では均質燃焼が選択される。ここで負荷率ｅｋｌｑは、最大機関負荷に対する現在の負荷の割合を示すものとして、例えばアクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップから求められる値である。均質燃焼が選択された場合には、吸入空気量ＧＡに対応して理論空燃比となる燃料量（一時的には理論空燃比よりも燃料が濃いリッチとすることもある）が吸気行程にて噴射されて、燃焼室では理論空燃比（場合によりリッチ空燃比）での均質燃焼がなされる。この場合には排気空燃比は理論空燃比（場合によりリッチ空燃比）となる。成層燃焼が選択された場合には、スロットルバルブ１２が開き気味となり負荷率ｅｋｌｑに応じて理論空燃比よりも少ない燃料量が圧縮行程にて噴射され、燃焼室ではリーンでの成層燃焼がなされる。この場合には排気空燃比はリーン空燃比となる。
【００３２】
次に本実施の形態において、ＥＣＵ４により実行されるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２に対する処理の内、リッチスパイクに関する処理について説明する。図２にリッチスパイク設定処理を示す。本処理は一定時間周期（例えば１００ｍｓｅｃ以下の周期）で繰り返し実行される処理である。
【００３３】
本処理が開始されると、まずエンジン運転状態が前述した成層燃焼領域に該当することにより成層燃焼要求がなされているか否かが判定される（Ｓ１００）。ここで成層燃焼要求時でなければ（Ｓ１００で「ＮＯ」）、すなわち前記均質燃焼要求時であれば、次に前回の制御周期時に成層燃焼状態であったか否かが判定される（Ｓ１０２）。すなわち、成層燃焼から均質燃焼への切り換え時か否かが判定される。均質燃焼が継続している場合には（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。
【００３４】
尚、前回成層燃焼状態であった場合には（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓに「ＯＮ」が設定される（Ｓ１１８）。リッチスパイク実行フラグＦｒｓはリッチスパイク開始を要求するフラグであり、「ＯＮ」に設定されることにより、後述する燃料噴射制御処理（図４）においてリッチ空燃比となる燃料量が燃焼室内に噴射される。これは、リーン空燃比にされている成層燃焼から理論空燃比での均質燃焼に切り換わると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２から大量のＮＯｘが排出されて還元剤量が不足し、ＮＯｘの還元が十分になされなくなるおそれがある。したがって、成層燃焼から均質燃焼への切り換え時に、予めリッチスパイクにてＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２に吸蔵されたＮＯｘを全て還元しておくことにより、理論空燃比の均質燃焼になった場合にＮＯｘがＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の下流へ排出されることを防止している。
【００３５】
一方、成層燃焼要求時で有れば（Ｓ１００で「ＹＥＳ」）、次にリッチスパイク実行フラグＦｒｓが「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ１０４）。尚、リッチスパイク実行フラグＦｒｓは、ＥＣＵ４の電源オン時の初期設定ではＦｒｓ＝「ＯＦＦ」に設定されている。
【００３６】
ここでＦｒｓ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ１０４で「ＹＥＳ」）、次に図５に実線にて示したマップにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の温度ｅｔｅｍｐａｖｅに基づいてリッチスパイク実行を判定するためのＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘを求める（Ｓ１０５）。
【００３７】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２のＮＯｘ吸蔵容量は図５で一点鎖線にて示すごとくであり、このＮＯｘ吸蔵容量に近いＮＯｘ吸蔵状態では排気中のＮＯｘを完全に吸蔵できるＮＯｘ濃度が急激に低下してエミッションの悪化を招くおそれがある。このためＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘは、余裕代を設けることでＮＯｘ吸蔵容量よりも少し低い値に設定されている。ただし余裕代が大きいとリッチスパイクの頻度が高くなり、燃費が悪化するので、余裕代は極力小さく設定されている。
【００３８】
尚、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅは、ＥＣＵ４にて別途行われる触媒温度推定処理によりエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとから推定されている。この触媒温度推定処理としては、例えば、エンジン２の安定運転時のエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとから求められる排気温として触媒温度を推定できる。そしてエンジン２の過渡時においては吸入空気量ＧＡによる時定数に基づいて排気温に追随するように触媒温度を繰り替えし算出することで、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅを求めている。尚、このように推定する代わりにＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２内に温度センサを設けて、直接、触媒温度を測定して用いても良い。
【００３９】
次に渋滞走行判定フラグＦｔｊが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ１０６）。渋滞走行判定フラグＦｔｊは、図３に示す渋滞走行状態判定処理にて設定されるフラグである。
【００４０】
ここで渋滞走行状態判定処理（図３）について説明する。本処理は一定時間周期（例えば５ｓｅｃ以下の周期）で繰り返し実行される処理である。本処理が開始されると、まず車速積算値Ｍｓｐｄに、車速センサ３８により検出されている現在の車速ＳＰＤが積算される（Ｓ２００）。次に車速判定用カウンタＣｓｐｄが基準回数Ａ（例えばＡ＝「１０」）未満か否かが判定される（Ｓ２０２）。車速判定用カウンタＣｓｐｄはオートインクリメントカウンタであり渋滞走行状態判定処理（図３）と同じ周期でインクリメントされている。
【００４１】
ここでＣｓｐｄ＜Ａであれば（Ｓ２０２で「ＹＥＳ」）、次にステップＳ２１０の処理に移行する。
一方、インクリメントが繰り返された結果、Ｃｓｐｄ＝Ａとなれば（Ｓ２０２で「ＮＯ」）、車速判定用カウンタＣｓｐｄが「０」に戻される（Ｓ２０４）。そして今回Ａ個サンプリングされた車速ＳＰＤの平均値（Ｍｓｐｄ／Ａ）が求められて、短期平均車速ＳＰＤａとして設定される（Ｓ２０６）。そしてこの短期平均車速ＳＰＤａに対して次式１の重み付け平均化計算にて、長期平均車速ＳＰＤａｖｅを求める（Ｓ２０８）。
【００４２】
【数１】
ＳＰＤａｖｅ ← ＳＰＤａｖｅ ＋（ＳＰＤａ − ＳＰＤａｖｅ）／Ｎ… ［式１］
上記式１の右辺のＳＰＤａｖｅは前回Ｃｓｐｄ＝Ａとなった時に求められた長期平均車速であり、左辺のＳＰＤａｖｅは今回新しく求められた長期平均車速である。重み付け係数Ｎは、長期平均車速ＳＰＤａｖｅの値において周期の短い変動を抑制するために設けられ、Ｎ＞「１」となる値が設定されている。
【００４３】
ステップＳ２０２にて「ＹＥＳ」とされた場合、あるいはステップＳ２０８の次には、現在の車速ＳＰＤが「０（ｋｍ／ｈ）」か否かが判定される（Ｓ２１０）。ＳＰＤ＝「０」であれば（Ｓ２１０で「ＹＥＳ」）、停車カウンタＭｓｔｐがインクリメントされる（Ｓ２１２）。
【００４４】
ＳＰＤ＞「０」である場合（Ｓ２１０で「ＮＯ」）、あるいはステップＳ２１２の次には、停車判定用カウンタＣｓｔｐが基準回数Ｂ（例えばＢ＝「１００」）未満か否かが判定される（Ｓ２１４）。停車判定用カウンタＣｓｔｐはオートインクリメントカウンタであり渋滞走行状態判定処理（図３）と同じ周期でインクリメントされている。
【００４５】
Ｃｓｔｐ＝Ｂであれば（Ｓ２１４で「ＮＯ」）、停車判定用カウンタＣｓｔｐが「０」に戻される（Ｓ２１６）。次に停車頻度Ｍｆｑに停車カウンタＭｓｔｐの値が設定される（Ｓ２１８）。そして停車カウンタＭｓｔｐの値が「０」に戻される（Ｓ２２０）。
【００４６】
Ｃｓｔｐ＜Ｂである場合（Ｓ２１４で「ＹＥＳ」）、あるいはステップＳ２２０の次には、長期平均車速ＳＰＤａｖｅが渋滞判定基準速度Ｃ以下か否かが判定される（Ｓ２２２）。ここでＳＰＤａｖｅ≦Ｃであれば（Ｓ２２２で「ＹＥＳ」）、前述した渋滞走行判定フラグＦｔｊに「ＯＮ」が設定されて（Ｓ２２４）、一旦本処理を終了する。
【００４７】
一方、ＳＰＤａｖｅ＞Ｃであれば（Ｓ２２２で「ＮＯ」）、停車頻度Ｍｆｑが渋滞判定基準頻度Ｄ以上か否かが判定される（Ｓ２２６）。ここでＭｆｑ≧Ｄであれば（Ｓ２２６で「ＹＥＳ」）、Ｆｔｊ＝「ＯＮ」に設定されて（Ｓ２２４）、一旦本処理を終了する。
【００４８】
一方、Ｍｆｑ＜Ｄであれば（Ｓ２２６で「ＮＯ」）、Ｆｔｊ＝「ＯＦＦ」に設定されて（Ｓ２２８）、一旦本処理を終了する。
このように渋滞走行判定フラグＦｔｊは、ＳＰＤａｖｅ≦Ｃ又はＭｆｑ≧Ｄのいずれかであれば「ＯＮ」、すなわち渋滞走行状態であると判定され、ＳＰＤａｖｅ＞Ｃ及びＭｆｑ＜Ｄであれば「ＯＦＦ」、すなわち渋滞走行状態ではないと判定される。
【００４９】
リッチスパイク設定処理（図２）の説明に戻り、ステップＳ１０６の判定にて、渋滞走行判定フラグＦｔｊが「ＯＦＦ」であると判定された場合には（Ｓ１０６で「ＮＯ」）、すなわち車両は渋滞走行状態ではないと判定された場合には、次に加速時リッチスパイク要求が有るか否かが判定される（Ｓ１０８）。
【００５０】
通常走行時においてアクセルペダル３０が大きく踏み込まれたことにより、この直後に理論空燃比の均質燃焼が生じる可能性が高まる。したがってリーン空燃比の成層燃焼から理論空燃比の均質燃焼に切り換わる際に前述したごとくＮＯｘの大量放出をさせないように予め対処するためになされる判定処理である。例えば、別途ＥＣＵ４が単位時間当たりのアクセル開度ＡＣＣＰの増加量が基準増加量以上であるか否かにより加速時リッチスパイク要求の有無を判定する。
【００５１】
加速時リッチスパイク要求が有ると判定された場合には（Ｓ１０８で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓに「ＯＮ」が設定されて（Ｓ１１８）、一旦本処理を終了する。このことにより、後述する燃料噴射制御処理（図４）においてリッチスパイク用空燃比とするための燃料が燃焼室内に噴射される。
【００５２】
一方、加速時リッチスパイク要求が無いと判定された場合には（Ｓ１０８で「ＮＯ」）、次にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２のＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔがステップＳ１０５で設定したＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘ以上か否かが判定される（Ｓ１１０）。
【００５３】
ここでＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔは、別途ＥＣＵ４が実行する処理にて、エンジン２の運転状態に応じてＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２に流入する排気中に含まれるＮＯｘ量と還元剤量とを繰り返し求め、ＮＯｘ量を積算するとともに還元剤により還元されるＮＯｘ量を差し引くことにより継続的に算出されている。
【００５４】
ステップＳ１１０にてｅｑｎｏｘｃｎｔ＜ｅｎｏｘｍｘであれば（Ｓ１１０で「ＮＯ」）、リッチスパイク処理にて還元するタイミングではないことから、このまま一旦本処理を終了する。
【００５５】
一方、成層燃焼が継続してＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２にＮＯｘが継続的に供給されることでｅｑｎｏｘｃｎｔ≧ｅｎｏｘｍｘとなると（Ｓ１１０で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓは「ＯＮ」に設定され（Ｓ１１８）、一旦本処理を終了する。
【００５６】
次に、ステップＳ１０６の判定にて、渋滞走行判定フラグＦｔｊが「ＯＮ」であると判定された場合には（Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）、すなわち車両が渋滞走行状態であると判定された場合には、次に触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが渋滞時処理判定温度Ｔｔｊ以下か否かが判定される（Ｓ１１２）。ここで渋滞時処理判定温度Ｔｔｊには、図５に示したごとく車両の渋滞走行時において、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが十分に高いためにＮＯｘ吸蔵容量自体が高くてＮＯｘ浄化率が低下しにくい状態あるか否かの境界を示す触媒温度が設定してある。
【００５７】
ｅｔｅｍｐａｖｅ＞Ｔｔｊであれば（Ｓ１１２で「ＮＯ」）、渋滞走行時においてもＮＯｘ浄化率が低下しにくい状態であることから、前記ステップＳ１１０の判定に移行する。したがってＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔとステップＳ１０５にて求められたＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘとの比較により、リッチスパイク実行フラグＦｒｓを「ＯＮ」するか否かが判定されることになる。
【００５８】
一方、ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｔｊであれば（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」）、渋滞走行時においてＮＯｘ浄化率が低下して排気エミッションの悪化が生じるおそれがある触媒温度であることから、次に余裕代増加係数αの設定が行われる（Ｓ１１４）。この余裕代増加係数αは「１．０」より小さい値であり、図６のマップに実線で示すごとく触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが低いほど小さい値に設定される。
【００５９】
そして、次にＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔが「ｅｎｏｘｍｘ・α」以上か否かが判定される（Ｓ１１６）。すなわち余裕代増加係数α＜「１．０」であることにより、図５の成層燃焼渋滞走行時において矢印にて示すごとく、ＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘの値を余裕代増加係数αの積によって引き下げることで、余裕代を大きくしてリッチスパイク実行フラグＦｒｓを設定をするか否かを判定する。更に、図６のごとく余裕代増加係数αが設定されているため、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが低いほど余裕代はより大きくされている。
【００６０】
ここでｅｑｎｏｘｃｎｔ＜ｅｎｏｘｍｘ・αであれば（Ｓ１１６で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。
一方、ｅｑｎｏｘｃｎｔ≧ｅｎｏｘｍｘ・αであれば（Ｓ１１６で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓは「ＯＮ」に設定される（Ｓ１１８）。こうして一旦本処理を終了する。
【００６１】
尚、上述したごとくステップＳ１０２，Ｓ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１６のいずれかで「ＹＥＳ」と判定されることで、Ｆｒｓ＝「ＯＮ」（Ｓ１１８）とされた次の制御周期では、ステップＳ１０２又はステップＳ１０４にて「ＮＯ」と判定されて直ちに本処理を終了する処理が繰り返されるようになる。
【００６２】
次にリッチスパイク設定処理（図２）にて設定されたリッチスパイク実行フラグＦｒｓの内容に応じた処理がなされる燃料噴射制御処理（図４）について説明する。本処理は、一定クランク角（４気筒エンジンでは１８０°、６気筒エンジンでは１２０°）毎に実行される処理である。本処理が開始されると、まず成層燃焼要求時か否かが判定される（Ｓ３００）。この判定は前記リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１００にて説明したごとくである。
【００６３】
成層燃焼要求時でなければ（Ｓ３００で「ＮＯ」）、Ｆｒｓ＝「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ３０２）。これは前記ステップＳ１０２にて説明した成層燃焼から均質燃焼への燃焼形態の切り換え時に行われるリッチスパイク処理が完了しているか否かを判定するためである。Ｆｒｓ＝「ＯＦＦ」である場合（Ｓ３０２で「ＹＥＳ」）、すなわち既に燃焼形態切り換え時のリッチスパイク処理が完了している場合には均質燃焼が設定される（Ｓ３０４）。この設定により、吸気行程にて吸入空気量ＧＡに対応して理論空燃比（場合によりリッチ）となる燃料量が燃焼室に噴射される。このことにより理論空燃比（場合によりリッチ）での均質燃焼がなされる。
【００６４】
一方、Ｆｒｓ＝「ＯＮ」である場合には（Ｓ３０２で「ＮＯ」）、次にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の出口側に設けられている第２酸素センサ２８の出力がリーン状態であるか否かが判定される（Ｓ３０８）。未だリッチスパイク処理によるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２のＮＯｘ還元が完了していない場合には第２酸素センサ２８の出力はリーン状態を示している（Ｓ３０８で「ＹＥＳ」）。したがってエンジン２の運転状態に応じてリッチスパイク用空燃比ＡＦｒｓが設定される（Ｓ３１０）。
【００６５】
次に目標空燃比ＡＦｔにリッチスパイク用空燃比ＡＦｒｓが設定される（Ｓ３１２）。そして目標空燃比ＡＦｔが達成されるように、吸入空気量センサ１６により検出されている吸入空気量ＧＡと、空燃比センサ２４の出力に基づく空燃比フィードバック制御補正値とに基づいて燃料量Ｑを算出し、この燃料量Ｑを吸気行程にて燃焼室内に噴射するように設定する（Ｓ３１４）。このことによりリッチ空燃比での均質燃焼が実行される。
【００６６】
そして第２酸素センサ２８の出力がリーン状態からリッチ状態へ変化すると（Ｓ３０８で「ＮＯ」）、リッチスパイク処理によりＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２のＮＯｘ還元が完了したのでリッチスパイク実行フラグＦｒｓに「ＯＦＦ」を設定して（Ｓ３１６）、成層燃焼要求時か否かが判定される（Ｓ３１８）。ここでは燃焼形態切り換え時のリッチスパイク処理が完了した場合であることから現在は均質燃焼要求がなされているので（Ｓ３１８で「ＮＯ」）、前述したごとく均質燃焼が設定されて（Ｓ３０４）、本処理を一旦終了する。
【００６７】
一方、ステップＳ３００にて成層燃焼要求時であれば（Ｓ３００で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ３０６）。この時、Ｆｒｓ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ３０６で「ＮＯ」）、成層燃焼が設定される（Ｓ３２０）。この設定により、圧縮行程にて理論空燃比よりも少ない燃料が負荷率ｅｋｌｑに応じた量で燃焼室内に噴射される。このことでリーン空燃比での成層燃焼がなされる。
【００６８】
一方、Ｆｒｓ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ３０６で「ＹＥＳ」）、第２酸素センサ２８の出力がリーン状態であるか否かが判定される（Ｓ３０８）。未だ成層燃焼時のリッチスパイク処理によるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２のＮＯｘ還元が完了していない場合には第２酸素センサ２８の出力はリーン状態を示している（Ｓ３０８で「ＹＥＳ」）。したがって前述したステップＳ３１０〜Ｓ３１４の処理によりリッチ空燃比での均質燃焼が実行される。
【００６９】
そして第２酸素センサ２８の出力がリーン状態からリッチ側へ変化すると（Ｓ３０８で「ＮＯ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓに「ＯＦＦ」が設定されて（Ｓ３１６）、次に成層燃焼要求時か否かが判定される（Ｓ３１８）。ここでは成層燃焼時でのリッチスパイク処理が完了した場合であることから現在は成層燃焼要求がなされているので（Ｓ３１８で「ＹＥＳ」）、前述したごとく成層燃焼が設定されて（Ｓ３２０）、本処理を一旦終了する。
【００７０】
図７（Ａ）のタイミングチャートに、本実施の形態の処理によるＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔ及びＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘの変化の一例を示す。尚、図７（Ｂ）は比較例である。
【００７１】
図７（Ａ）では、時刻ｔ０にて渋滞走行判定フラグＦｔｊ＝「ＯＮ」に設定され、時刻ｔ１にて触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｔｊとなったものとする（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」）。したがって時刻ｔ１からはＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔはＮＯｘ吸蔵量判定値（ｅｎｏｘｍｘ・α）によりリッチスパイクの開始が判定される（Ｓ１１６）。そして時刻ｔ２にてＦｔｊ＝「ＯＦＦ」となり、ＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔはＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘによりリッチスパイクの開始が判定される状態に戻る（Ｓ１１０）。尚、時刻ｔ３では加速時のリッチスパイクが要求されたタイミングであり、時刻ｔ４は成層燃焼から均質燃焼への切り換え時でリッチスパイクが要求されたタイミングである。
【００７２】
このように渋滞走行状態にて触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが渋滞時処理判定温度Ｔｔｊより低下すれば、通常よりも大きな余裕代にてＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔの増加を制限しているので、ＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔを一点鎖線で示したＮＯｘ吸蔵容量から常に大きく離しておくことができる。このため渋滞走行によりＮＯｘ浄化率が低下しやすい低ＮＯｘ吸蔵容量状態が長期間継続しても、ＮＯｘ浄化が悪化することがなく確実にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２にＮＯｘを吸蔵できるので排気エミッションを良好に維持できる。
【００７３】
しかし従来例の図７（Ｂ）では、渋滞走行によりＮＯｘ浄化率が低下しやすい低ＮＯｘ吸蔵容量状態においても余裕代は大きくされていない。したがってＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔが最大値となる頂点ｐは、通常走行時と同様にＮＯｘ吸蔵容量に近い位置にある。しかもエンジン２は低負荷状態であることからＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔの上昇が鈍く、頂点ｐ直前においてＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔがＮＯｘ吸蔵容量に近い状態が通常よりも長く継続する。このためＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２を十分に吸蔵することができずにＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２からＮＯｘを排出してしまい、排気エミッションを悪化させるおそれがある。
【００７４】
上述した構成において、ＥＣＵ４により実行される触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅを推定する処理が触媒温度検出手段としての処理に、リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１０５が判定値設定手段としての処理に相当する。また渋滞走行状態判定処理（図３）が渋滞走行判定手段としての処理に、リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１０６，Ｓ１１２，Ｓ１１４，Ｓ１１６が余裕代増加手段としての処理に相当する。
【００７５】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．渋滞走行状態判定処理（図３）にて渋滞走行判定フラグＦｔｊ＝「ＯＮ」が設定された場合（図２：Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）、ＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘと余裕代増加係数αとの積により、図５に矢印にて示すごとくＮＯｘ吸蔵容量に対するＮＯｘ吸蔵量判定値の余裕代を更に大きくしている。
【００７６】
このため、渋滞走行によりＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔがＮＯｘ吸蔵量判定値（ｅｎｏｘｍｘ・α）に近い状態が高頻度に生じたとしても、実際にはＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔは通常走行時よりもＮＯｘ吸蔵容量からは十分に離れた状態となっている。
【００７７】
したがってＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２は高浄化率に維持され、渋滞走行状態においても確実にＮＯｘを吸蔵できるので、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００７８】
しかも渋滞走行状態以外では（図２：Ｓ１０６で「ＮＯ」）、通常の余裕代にて設定されるＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘが用いられるため（Ｓ１１０）、燃費の悪化を極力抑制できる。
【００７９】
（ロ）．渋滞走行時では、通常走行時に比較して車速ＳＰＤは低くなることから、平均車速（ここでは長期平均車速ＳＰＤａｖｅ）が渋滞判定基準速度Ｃより低い場合に（Ｓ２２２で「ＹＥＳ」）、車両が渋滞走行状態であると判定している（Ｓ２２４）。又、渋滞走行時では、通常走行時に比較して停車頻度Ｍｆｑが高くなることから、渋滞判定基準頻度Ｄを設けて停車頻度が渋滞判定基準頻度Ｄより高い場合に（Ｓ２２６で「ＹＥＳ」）、車両が渋滞走行状態であると判定している（Ｓ２２４）。
【００８０】
このことにより容易に渋滞走行状態が判定でき、渋滞走行状態時において排気エミッションの悪化を確実に防止することができる。
（ハ）．渋滞走行時であっても（Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが渋滞時処理判定温度Ｔｔｊよりも高い場合には、ＮＯｘ吸蔵容量自体が十分に高いために、ＮＯｘ浄化率が低下しにくい状態となっている。
【００８１】
したがって、このような場合には、前記余裕代を大きくさせる処理を実行しないようにしている（Ｓ１１２で「ＮＯ」）。このため渋滞走行時においても、通常の余裕代のＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘが用いられる期間が生じることになるため、リッチスパイク処理を実行する頻度が低下して燃費の悪化を一層効果的に抑制できる。
【００８２】
（ニ）．渋滞走行判定フラグＦｔｊ＝「ＯＮ」が設定された場合（図２：Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）においても、低温側ほどＮＯｘ吸蔵容量が低下してＮＯｘ浄化率が低下しやすくなる。このため低温側ほど図６に示すごとく余裕代増加係数αを小さくすることで、余裕代を大きくさせる程度を増大している。このことにより渋滞走行によりＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔがＮＯｘ吸蔵量判定値（ｅｎｏｘｍｘ・α）に近い状態が長時間継続したとしても、一層確実にＮＯｘを吸蔵できるようになるので、排気エミッションの悪化を効果的に防止することができる。
【００８３】
［実施の形態２］
本実施の形態は前記実施の形態１の渋滞走行状態判定処理（図３）の代わりに、図８に示す渋滞走行状態判定処理を実行する。他の構成は前記実施の形態１と同じである。
【００８４】
渋滞走行状態判定処理（図８）について説明する。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される。本処理が開始されると、まず、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが渋滞判定基準温度Ｔｊ以下か否かが判定される（Ｓ４００）。この渋滞判定基準温度Ｔｊは渋滞走行状態を判定するための温度判定値であり、前記リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１１２にて用いている渋滞時処理判定温度Ｔｔｊとは異なるが、同一の値でも良い。
【００８５】
ｅｔｅｍｐａｖｅ＞Ｔｊであれば（Ｓ４００で「ＮＯ」）、渋滞走行の可能性が低いとして、低温カウンタＣｃに「０」を設定し（Ｓ４０２）、渋滞走行判定フラグＦｔｊに「ＯＦＦ」を設定して（Ｓ４０４）、一旦本処理を終了する。
【００８６】
一方、ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｊであれば（Ｓ４００で「ＹＥＳ」）、次に低温カウンタＣｃが渋滞判定基準期間Ｃｊ以上か否かが判定される（Ｓ４０６）。この渋滞判定基準期間Ｃｊは渋滞走行状態を判定するための時間判定値であり、渋滞走行に入って触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが渋滞判定基準温度Ｔｊ以下となった後、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２が更に低温下してＮＯｘ浄化率が問題となるほどに低下するまでの時間に相当する値が設定されている。例えば、数秒から数十秒に相当する値が設定されている。尚、低温カウンタＣｃは初期値として「０」が設定されている。
【００８７】
最初は、Ｃｃ＜Ｃｊであることから（Ｓ４０６で「ＮＯ」）、次に低温カウンタＣｃのインクリメントが実行されて（Ｓ４０８）、本処理を一旦終了する。
以後、ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｊで（Ｓ４００で「ＹＥＳ」）、かつＣｃ＜Ｃｊであれば（Ｓ４０６で「ＮＯ」）、低温カウンタＣｃのインクリメント（Ｓ４０８）が継続して低温カウンタＣｃが増加するが、渋滞走行判定フラグＦｔｊには変化がないので、Ｆｔｊ＝「ＯＦＦ」が継続する。
【００８８】
尚、Ｃｃ＜Ｃｊである間に、ｅｔｅｍｐａｖｅ＞Ｔｊとなれば（Ｓ４００で「ＮＯ」）、低温カウンタＣｃに「０」を設定し（Ｓ４０２）、渋滞走行判定フラグＦｔｊに「ＯＦＦ」を設定する（Ｓ４０４）ので、この場合もＦｔｊ＝「ＯＦＦ」のままである。
【００８９】
しかし、ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｊが継続することで、Ｃｃ≧Ｃｊとなれば（Ｓ４０６で「ＹＥＳ」）、渋滞走行判定フラグＦｔｊに「ＯＮ」を設定する（Ｓ４１０）。以後、ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｊが継続する限り、ステップＳ４００，Ｓ４０６にて「ＹＥＳ」と判定されて、Ｆｔｊ＝「ＯＮ」（Ｓ４１０）が継続する。そして通常走行状態となってｅｔｅｍｐａｖｅ＞Ｔｊとなれば（Ｓ４００で「ＮＯ」）、低温カウンタＣｃに「０」を設定し（Ｓ４０２）、渋滞走行判定フラグＦｔｊに「ＯＦＦ」を設定する（Ｓ４０４）ので、Ｆｔｊ＝「ＯＦＦ」に戻る。
【００９０】
このようにして、渋滞走行判定フラグＦｔｊが設定されることにより、リッチスパイク設定処理（図２）において、前記実施の形態１にて述べたごとくＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔを判定するための余裕代が調整される。
【００９１】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．渋滞走行時では、通常走行時に比較して触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅの低温状態が継続することから、ｅｔｅｍｐａｖｅ≦Ｔｊの状態が、渋滞判定基準期間Ｃｊ以上継続している場合に（Ｓ４０６で「ＹＥＳ」）、車両が渋滞走行状態であると判定している（Ｓ４１０）。
【００９２】
このことにより容易に渋滞走行状態が判定でき、渋滞走行状態時において排気エミッションの悪化を確実に防止することができる。
（ロ）．前記実施の形態１の（イ）、（ハ）、（ニ）の効果を生じる。
【００９３】
［その他の実施の形態］
（ａ）．渋滞走行状態判定処理（図３）においては、長期平均車速ＳＰＤａｖｅと停車頻度Ｍｆｑとのいずれかが渋滞走行状態であるとされる（Ｓ２２２で「ＹＥＳ」又はＳ２２６で「ＹＥＳ」）と、渋滞走行判定フラグＦｔｊ＝「ＯＮ」に設定した。これ以外に、長期平均車速ＳＰＤａｖｅと停車頻度Ｍｆｑとのいずれかのみを条件として判定しても良い。
【００９４】
（ｂ）．リッチスパイク設定処理（図２）においては、余裕代増加係数αは図６のマップにより触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが低いほど小さい値に設定された（Ｓ１１４）。これ以外に、余裕代増加係数αは「１．０」より小さい一定値に設定しても良い。
【００９５】
（ｃ）．リッチスパイク設定処理（図２）においては、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅが渋滞時処理判定温度Ｔｔｊ以下である場合に（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」）、ｅｎｏｘｍｘ・αの値によりリッチスパイクタイミングか否かを判定した（Ｓ１１６）。これ以外に、触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅと渋滞時処理判定温度Ｔｔｊとの比較は行わずに、Ｆｔｊ＝「ＯＮ」の場合は（Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）、全てｅｎｏｘｍｘ・αの値によりリッチスパイクタイミングを判定しても良い。
【００９６】
（ｄ）．図１において、排気経路１８にスタートキャタリスト２０と第１酸素センサ２６とを設けない構成を採用しても良い。
（ｅ）．前記各実施の形態においては、リーン空燃比は成層燃焼により、理論空燃比及びリッチ空燃比は均質燃焼により行われたが、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射型エンジンの場合は、成層燃焼の代わりに均質燃焼にてリーン空燃比を実行することで本発明を適用できる。又、筒内噴射型エンジンにおいてもリーン空燃比にて均質燃焼を実行することで本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１としてのエンジンとその制御系の概略説明図。
【図２】実施の形態１のＥＣＵが実行するリッチスパイク設定処理のフローチャート。
【図３】同じく渋滞走行状態判定処理のフローチャート。
【図４】同じく燃料噴射制御処理のフローチャート。
【図５】触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅからＮＯｘ吸蔵量判定値ｅｎｏｘｍｘを求めるためのマップの構成説明図。
【図６】触媒温度ｅｔｅｍｐａｖｅから余裕代増加係数αを求めるためのマップの構成説明図。
【図７】実施の形態１の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図８】実施の形態２の渋滞走行状態判定処理のフローチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、４…ＥＣＵ、６…燃料噴射バルブ、８…点火プラグ、１０…吸気経路、１２…スロットルバルブ、１４…スロットル開度センサ、１６…吸入空気量センサ、１８…排気経路、２０…スタートキャタリスト、２２…ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、２４…空燃比センサ、２６…第１酸素センサ、２８…第２酸素センサ、３０…アクセルペダル、３２…アクセル開度センサ、３４…エンジン回転数センサ、３６…冷却水温センサ、３８…車速センサ。
Claims (12)
- 車両に搭載される内燃機関に適用され、排気空燃比がリーンの時に排気中のＮＯｘを吸蔵するとともに排気空燃比がリッチの時に吸蔵されていたＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒を内燃機関の排気通路に備え、排気空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク処理により、前記ＮＯｘの還元を実行する内燃機関の排気浄化装置であって、
前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵容量の温度変化に対応させて、前記触媒温度検出手段にて検出された触媒温度に応じてリッチスパイク実行を判定するためのＮＯｘ吸蔵量判定値を前記ＮＯｘ吸蔵容量よりも小さい値として設定する判定値設定手段と、
車両が渋滞走行状態であるか否かを判定する渋滞走行判定手段と、
該渋滞走行判定手段にて渋滞走行状態であると判定されている場合に、前記判定値設定手段に対して、前記ＮＯｘ吸蔵容量と前記ＮＯｘ吸蔵量判定値との差である余裕代を大きくさせる余裕代増加手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記渋滞走行判定手段は、周期的に平均車速を算出し、該平均車速が渋滞判定基準速度より低い場合に、車両が渋滞走行状態であると判定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記渋滞走行判定手段は、周期的に停車頻度を求め、該停車頻度が渋滞判定基準頻度より高い場合に、車両が渋滞走行状態であると判定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記渋滞走行判定手段は、前記触媒温度検出手段にて検出された触媒温度が渋滞判定基準温度より低い状態が、渋滞判定基準期間より長く継続していた場合に、車両が渋滞走行状態であると判定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記余裕代増加手段は、前記触媒温度検出手段にて検出された触媒温度を判定して、十分に高温側に存在する場合には、前記渋滞走行判定手段にて渋滞走行状態であると判定されている場合でも前記余裕代は大きくさせる処理を実行しない
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記余裕代増加手段は、前記余裕代を大きくさせる場合には、前記触媒温度検出手段にて検出された触媒温度に応じて、触媒温度が低いほど前記余裕代を大きくさせる程度を増大する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - ＮＯｘ吸蔵還元触媒における限界のＮＯｘ吸蔵量であるＮＯｘ吸蔵容量よりも小さい値として且つＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度である触媒温度に基づいてＮＯｘ吸蔵量判定値を設定し、このＮＯｘ吸蔵量判定値とＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量とに基づいてＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘを還元する必要がある旨判定したとき、排気空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
車両が渋滞走行状態にあるときの前記ＮＯｘ吸蔵量判定値を車両が渋滞走行状態にないときのＮＯｘ吸蔵量判定値よりも小さくする
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
周期的に算出される平均車速が渋滞判定基準速度よりも低いことに基づいて車両が渋滞 走行状態にある旨判定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
周期的に算出される車両の停車頻度が渋滞判定基準頻度よりも高いことに基づいて車両が渋滞走行状態にある旨判定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒温度が渋滞判定基準温度よりも低い状態が渋滞判定基準期間よりも長い期間にわたり継続したことに基づいて車両が渋滞走行状態にある旨判定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項７〜１０のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
車両が渋滞走行状態にあり且つ前記ＮＯｘ吸蔵容量が十分な大きさにある旨判定しているとき、車両が渋滞走行状態にあることに基づいてＮＯｘ吸蔵量判定値を小さくする前記処理を行わない
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項７〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒温度が低いものとなるにつれて前記ＮＯｘ吸蔵量判定値を小さくする度合いを増大させる
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
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